기계연, 풍력발전기 감시자 국제 인증 받아

김봉기 박사

아주경제 이한선 기자 = 한국기계연구원은 기계연 시스템다이나믹스연구실 김봉기 박사팀이 풍력발전기 운용 및 측정데이터를 분석해 고장진단 및 유지보수에 대한 판단을 수행하는 감시자 국제 인증을 국내 최초로 받았다고 17일 밝혔다.

김 박사팀은 풍력발전기 상태감시시스템(CMS)에 탑재된 상태감시·고장진단 알고리즘을 바탕으로 CMS 감시자 기술을 구축해 한국선급(KR) 및 풍력발전 인증에 가장 높은 권위를 가지고 있는 독일선급협회(GL) 인증을 취득했다.

한국전력공사 전력연구원, 에스엠인스트루먼트와 공동 개발한 CMS도 독일선급협회 인증을 받아 국내 기술로 풍력발전기 상태감시시스템 운용 및 감시가 모두 가능해졌다.

CMS는 풍속, 출력 등 풍력발전기의 기본적인 운전 데이터뿐만 아니라 각 부품의 진동, 온도 등의 측정신호를 분석하여 풍력발전기 이상 발생 여부를 사전에 진단하는 시스템으로 이를 운용하기 위해서는 획득한 데이터를 정밀 분석해 풍력발전기 상태.고장진단, 유지보수에 대한 판단을 수행하는 감시자 역할이 필수적으로 필요하다.

연구팀은 시운전 데이터의 통계적 분석을 통해 이종 풍력발전기에 대해 통합 알람 설정이 가능하도록 효율적인 상태감시 데이터 분석 기술과 장기간에 걸친 빅데이터의 저장·운용·축소 방법을 개발해 대단위 풍력발전단지 감시에 적용할 수 있도록 했다.

이 기술은 상세 진단 알고리즘을 통해 고장 종류에 대한 정밀진단이 가능하고 CMS 측정데이터의 크기를 줄이면서도 데이터의 정보 상실을 최소화할 수 있는 데이터 축약법 등으로 장기간에 걸친 풍력발전기 상태변화를 한 눈에 확인할 수 있는 것이 특징이다.

풍력발전기 고장 및 이상 상황에 대처할 수 있는 체계적인 행동 절차를 구축, 효율적인 데이터 저장 및 부품별 특성을 반영한 상세 고장진단법으로 풍력발전기 감시의 신뢰성을 높였다.

기계연은 이번 감시자 국제인증 획득으로 개발 기술의 국제 경쟁력을 확보했고 국내 풍력단지의 신뢰성 제고 및 유지보수 비용 절감에 기여할 것으로 기대하고 있다.

그동안 해외 기관에 의해 일방적으로 이뤄지던 국내·외 풍력발전단지에 대한 상태감시를 직접 수행할 수 있게 돼 시간 단축 등 효율을 높일 수 있고 향후 국내 기업의 해외 풍력단지 운영에 필요한 유지보수 기술의 발판을 마련했다는 점에 의의가 있다.

연구책임자인 김봉기 박사는 “지금까지 국내 풍력발전기에 대한 상태감시 및 고장진단은 해외의 CMS 및 감시기관을 통해 이뤄져 왔으나, 이번 국내 CMS 제품 개발과 감시자로서의 국내 첫 인증을 계기로 풍력발전단지의 운영 및 유지보수 기술 개발에 큰 기여를 할 것”이라고 밝혔다.

이번 인증에 포함된 기술인 상태감시 방법 및 데이터 축약법 등은 국내 특허가 출원됐다.

한국남동발전 영흥풍력 1단지(22MW) 풍력터빈 9기에 적용됐고 영흥풍력 2단지(24MW) 풍력터빈 8기에도 개발 CMS가 설치돼 운용 중이다.

육상풍력단지의 경험을 바탕으로 서남해 2.5GW 해상 풍력 단지의 효율적 고장진단을 위한 해상풍력용 상태감시시스템도 개발 중에 있다.